[摘要]Compact PCI是一种新的开放式工业计算机标准,正广泛地应用于工控和通信市场。它遵从PCI总线技术和成熟的Eurocard机械标准,非常适用于机架安装的工业应用。CompactPCI 也支持热插拔能力,具有更坚固、更可靠、使用维护简单的优点。PCI-PCI桥接器是用来扩展系统中PCI插槽的,它可以使Compact PCI系统更加满足工业标准的要求,从而成为高性能总线标准
[关键词] Compact PCI PCI总线 PCI桥接器
Compact PCI现状及优势
Compact PCI总线是基于PCI电气规范开发的高性能工业总线,现在正逐步广泛应用于工控系统、通讯和网络等行业,Compact PCI已成为PICMG(由采用PCI技术来支持嵌入式应用的公司组成的行业标准组织)支持的一项开放标准。Compact PCI标准将外设组件互连(PCI)标准特性与支持嵌入式应用的坚固机械外形完美结合在一起,其性能特征是专门针对工业环境而量身定制的。简单地说,Compact PCI总线 = PCI总线的电气规范 + 标准针孔连接器(IEC-1076-4-101) + 欧洲卡规范(IEC297/IEEE 1011.1)。
Compact PCI基于PICMG2.0规范,其电气特性与PCI总线相同,因此用户的软件和普通PC机兼容,现有的PCI外围卡也可以很容易地移植到Compact PCI平台上。Compact PCI使用2mm高密度针孔总线连接器,和使用金手指连接器的PCI卡相比,具有连接可靠、完全气密的特点,模块的抗震性和抗腐蚀性高。此外,Compact PCI模块采用经过20余年现场使用考验的欧规卡(Eurocard)结构,采用垂直安装、前抽取结构,提高了模块的散热性、抗震性和易维护性。在电信和工业自动化领域,由于Compact PCI总线工控机良好地解决了可靠性和可维护性问题,加上工控机设计者一般都掌握基于PC的嵌入式软硬件设计技术,而且基于Microsoft的软件和开发工具通用性强、使用者众多,所以,Compact PCI总线工控机得以迅速打入。但相对于PCI/ISA加固型工控机而言,由于总体成本高、技术开发难度大、模板配套性差、电磁兼容性设计要求高等因素,Compact PCI总线工控机在工业过程控制领域并未得到实际应用。相反,电信(Telecommunication和Computer Telephony)行业要求制造商提供开放式架构和快速投放市场产品,而产品快速投放市场的能力主要取决于软件而不是硬件。在这方面,由于Compact PCI总线工控机采用PC技术,具有丰富而廉价的软件资源,其操作系统WINDOWS NT理想开发平台,加上热插拔和热切换能力,恰好与电信要求相一致,因此被广泛应用。
PCI桥接器的简单介绍
当今的工业控制技术中PCI总线渐渐地取代了ISA总线,成为主流总线形式,它有很多优点,比如即插即用(Plug and Play)、中断共享等。PCI总线具有严格的标准和规范,这就保证了它具有良好的兼容性,符合PCI规范的扩展卡可插入任何PCI系统可靠地工作;PCI总线可以提供高数据传送速率(132MB/s)或(264Mb/s);PCI总线与CPU无关,与时钟频率亦无关,可适用于各种平台,支持多处 理器和并发工作;PCI总线还具有良好的扩展性,通过PCI-PCI桥路,可进行多级扩展。PCI 总线的自动配置功能使其应用更为简单、方便,由于该总线标准为元件和插件分配了相应的 配置寄存器,对于某个系统只要有嵌入的自动配置软件,就可以在系统加电时自动配置PCI 总线上的设备,为用户提供了极大的方便。PCI总线是目前PC机上最先进、最通用的一种总线。
PCI-PCI 桥是特殊的 PCI 设备,它把系统中的 PCI 总线粘和在一起。简单系统中只有一个 PCI 总线,当然单个 PCI 总线可以支持的 PCI 设备的数量有电气限制。在传统的工业计算机中,一般只有4槽PCI设备,更多的是ISA设备,随着PCI总线成为主流趋势,系统中要求有更多的PCI插槽,以满足工业控制的需求,这时我们可以使用 PCI-PCI 桥来增加更多的 PCI 总线使系统支持更多的 PCI 设备。这对于高性能的Compact PCI系统尤其重要。
Compact PCI系统中PCI-PCI桥接电路的应用
在Compact PCI规范PICMG2.0中,Compact PCI系统被限制在小于等于8槽,也就是说只能扩展出7个外围的PCI槽。为了实现这7个PCI槽,Compact PCI的主机模块上就需要使用到PCI-PCI桥接器,由一级PCI总线扩展出二级PCI总线,这里我们采用的芯片是Ti的PCI2050桥接器,原理框图如图1。